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一、激發學生發現地理問題
探究式學習,又稱問題導向式學習。因此探究式學習的起點是提出問題,終點是解決問題。科學家愛因斯坦說過:“發現與提出一個問題比解決一個問題更重要。”中學地理課程標準也明確提出:“嘗試從學習和生活中發現地理問題。”因此,發現并提出有挑戰性、有吸引力、有探究價值的問題非常重要。那么如何才能使學生提出的問題有層次有價值呢?
首先,要善于根據教學內容創設問題情境。教師要激起學生對地理現象和地理事物的好奇心,提高學生探究問題的主動性,進而在教師的指導下發現并提出有意義的問題。問題情境的創設要具備導學價值,能夠激活學生的思維。作為導入新課的情境材料可以選擇具有典型性的材料,例如嫦娥奔月、鄭和下西洋、麥哲倫航海等;也可以選取富有時代性的情境材料,如“蛟龍”入海、南方五省(市)遭寒潮冰雪災害、云南盈江發生5.8級地震等。
其次,要正確選擇適合運用探究式學習方式的地理內容。我們可以把地理知識分為 “是什么”和“為什么”兩大類。如地理名稱、概念、事實、原理等屬于“是什么”的問題,這類問題不需要探究。“為什么”類問題,是指地理知識產生、發展過程的知識。這類知識只有通過學生的探究和實踐才能被深刻理解和掌握,因此這類地理知識更適合運用探究式學習。
二、鼓勵學生提出假說或猜想
假說是探究式學習的核心。德國科學家魏格納就是借助假說,經過大量的調查和研究,終于在1912年提出了“大陸漂移說”。地理課堂探究式學習在提出問題以后,就要鼓勵學生根據以往的知識與經驗,大膽地提出自己的假說或猜想,然后通過搜集相關信息資料加以驗證。也許有些假說的驗證會受到教學條件的限制,但是我們重在過程而非結果。
收集有關的地理信息是驗證假說或猜想的基礎。我們可以通過各種途徑、形式搜集數據資料,充分利用圖書館、互聯網,或者進行實驗、實地考察等。首先要教育學生根據論證假說的需要,選擇合適的方法,制定相應的收集信息計劃,明確收集信息的范圍以及收集信息的方法。初步學會收集一手和二手信息資料的方法,具備從信息資料中提取有價值的信息的能力。同時要求學生逐步養成求真務實的科學探究態度,必須忠于事實,既注重有利于假設的信息的選擇,也不能忽視不利于假設的信息,對與假設對立的信息也應進行收集。例如讓學生收集信息探究珠穆朗瑪峰為什么變“矮”了,原來測得的珠峰海拔高度是8848.13米,最新的海拔高度數據是8844.43米。要驗證假設,論據是必須的,學會并善于收集信息有助于探究問題的全面解決,這在探究式學習中是必不可少的環節。
四、讓學生學會整理地理信息
《全日制義務教育地理課程標準 》中指出:“初步學會根據收集到的地理信息,通過比較、抽象、概括等思維過程,形成地理概念,進而理解地理事物分布和發展變化的基本規律。”整理分析收集到的地理信息,對它們進行抽象歸納、綜合概括,是一項重要的思維訓練和探究能力的訓練,是科學探究能力的培養,對學生的終身學習非常重要。教師要指導學生如何處理地理信息,讓學生學會繪制各種圖表,結合電腦繪圖,以便數據的統計和分析,更要注重點撥學生通過分析各種地理信息間的聯系與差異,爭取發現更新更有價值的地理信息。
五、得出結論,解釋假說
關鍵詞:供水管網;供水需求;計算機;地理信息系統
中圖分類號:TP313文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2012)18-4549-02
Geographical System of Water Supply Network in the City
YAO Chun-xia
(Repair Center of Hefei Water Supply Group Co., Ltd., Hefei 230001,China)
Abstract:With the accelerating pace of city construction, Water supply networks is feeling more and more pressure. The traditional manu al method has been unable to adapt to the huge demand for water supply. Therefore, establishing and improving the city water supply sys tem, which used the geographic information system technology, is a necessary way in today’s society.
Key words:water supply network; water demand;computer; geographic information system
當今社會,計算機網絡技術已經大量融入人們的生活、工作以及企業、政府的信息化建設中。地理信息系統作為計算機技術的其中一種,在城市建設、地理勘探、供電供水等各方面都起著不可或缺的作用。
地理信息系統(GIS)是利用計算機的輸出、輸入、查詢,并結合數據庫技術對地理信息進行分析的一門綜合性技術,以地理空間數據位基礎,通過系統建立、空間操作與模型分析,為企業管理、城市規劃等提供有效的信息。從上世紀70年代起,國際上開始把這門技術應用于城市建設。而隨著中國經濟的發展,從上世紀90年代開始應用于中國的城市建設。
城市供水管網對于一個城市的日常生活、生產和各項設施來說,起著至關重要的作用,一旦發生中斷或者混亂,將造成無法估計的影響和損失。目前,國內很多城市的供水公司都采用地理信息系統(GIS)建立了供水管網專用的信息管理系統,GIS已經成為供水行業必不可少的管理工具。
該文通過安徽某城市所使用的供水管網系統,詳細介紹了供水管網地理系統在城市中的應用。
1系統概述
安徽某城市的供水管網系統數據非常龐大、復雜,其中包涵了1:500地形圖共約2200張,1:2000管網圖大約150余張,直徑100毫米以上供水管網約2800公里,覆蓋面積約370平方公里,各項配套設施近4000個,以及所對應的位置詳圖,供應人口約350萬。
為滿足以上需求,該城市供水公司對供水管網綜合管理GIS系統進行了開發與設計,對所轄區域內的供水管網和各項配套設施進行了圖形數據和所有信息的錄入工作,在數據共享和系統集成的指導思想下,在原始GIS的基礎上,開發出GIS多個子系統,提供了空間分析、設施管理、客戶服務等多項功能,其應用包括建設、運維、管理客服等諸多部門,形成了一套適合供水公司的供水管網地理信息應用系統。
目前,國內使用的地理信息系統大致有ARC/INFO、GENAMAP、SPACE-MEN等。這些國外軟件都是一些通用性非常強的系統。就他們所能處理的范疇,遠超出供水行業的專業要求,但是在專業程度上,不可以直接使用,必須深入的進行研究以及二次開發工作。
建立GIS系統,需要一套完整準確的原始數據,包括兩個方面:屬性數據和圖形數據。為便于綜合處理,必須在各項數據之間建立關聯,同時,要盡可能的減少數據信息冗余,這就需要對數據結構進行充分的分析,這是GIS系統最終能否成功應用的關鍵基礎。
2系統功能分析
建立供水管網信息管理系統,主要工作是系統軟件開發和基礎信息數據的收集整理,其中,基礎信息的收集整理是供水公司的核心工作。
供水管網信息系統是以供水管網地理信息系統(GIS)為核心,集成了管網實時采集和監測系統 (SCADA)、自來水營業抄表計算機管理系統等信息化技術和現代化管理手段的一個整合平臺。該系統的主要功能有如下幾點:
1)電子圖冊運維管理:可以講數字化儀、野外全站儀和掃描儀等設備所采集的圖像輸入進圖形數據庫系統,支持編輯數據庫中的圖像數據和屬性數據,支持其它數據格式的GIS系統文件的輸入、輸出,支持GIF、PS等多種格式的圖像輸出,并且支持多圖層管理,可以將任意文件設置為所需要的背景底圖。
2)管網數據存儲和管理:建立在大型數據庫的基礎上,如SQLserver、Oracle等,各子系統之間能夠統一操作管理界面和分層管理,并能夠共享數據庫,可以直接讀取遠程監控設備自動采集的數據,也可以通過手動輸入、刪除、編輯、查詢等手段記錄供水管網的各項屬性及其變化,提供基于地理位置的查詢,能夠精確統計和分析用戶所指定的類別、屬性和范圍等數據。
關鍵詞:地理教學 高中地理 教學改革 探究教學
隨著2006年普通高中新課程改革的實施,新形式下的高中地理教學改革高度重視培養學生的地理技能和能力。新的地理教育觀認為,學習地理知識是一個終身的過程。高中地理教育應該以學生發展為本,十分重視培養學生的地理教育技能和能力。這也是國際高中地理教育的共同趨勢。在這樣的趨勢下,現階段高中地理課程有了新的基本理念。培養現代公民必備的地理素養,滿足學生不同的地理學習需要,重視對地理問題的探究,強調信息技術在地理學習中的應用,注重學習過程評價和學習結果評價的結合。
一、新課標下高中地理探究教學
探究式學習指的是學生在學科領域或活動實踐中,通過發現問題、調查研究、實踐操作、總結交流等活動,獲得知識、技能、方法和態度的學習方式。在教學中,要創設一種類似與學術研究的情境,引導學生自主、獨立地發現問題、實驗操作、調查研究、搜索與處理信息、表達與交流等探究活動,獲得知識、技能、情感、態度、方法、探索精神和創新能力的發展,這種教學方式就叫探究式教學。
探究式教學對于培養學生的學習能力,掌握科學學習方法,樹立科學態度具有重要意義。許多國家積極倡導探究式教學方式,在高中地理課程標準中明確對探求式學習方法的要求。
地理探究教學所要追求的能力目標主要有:培養學生的問題意識和獨立發現問題、提出問題的能力;培養學生的信息意識和主動獲取信息、處理信息的能力;培養學生的研究意識和獨立思考解決問題的能力;培養學生的群體意識和自主活動能力、合作交往能力;培養學生的創新意識和創造思維能力、動手實踐能力;體會地理研究的過程、學會地理方法。
地理探究教學所要追求的情感目標主要有:探究知識的欲望、研究地理問題的興趣和熱情;崇尚科學的態度和實事求是的精神;知難而進、刻苦勤奮的意志和獻身科學的精神;利用科學促進社會發展的價值觀。
二、探究性教學的步驟及舉例
地理探究教學的基本步驟:第一提出地理問題;第二提出假設或猜想;第三收集證據;第四整理分析資料;第五得出結論;第六表達與交流。
第一提出地理問題。學習要求――在觀察、調查、閱讀等情境中發現問題,嘗試提出可以通過科學探究來解決的問題;達成目標――能對地理事物和現象產生好奇心,提出可能通過探究解決的問題,領會提出問題的途徑和方法,理解提出問題對科學探究的意義;引導探究的策略――教師必須提供某種有意義的問題情境,使學生產生提出問題的興趣,問題,問題可以是學生自己提出的,也可以是教師通過特殊的問題情境誘導學生提出的,甚至可以是教師或教材提出的。
(實例)在教學“南極洲有豐富的煤炭資源”時,首先,提供相關資料和信息:南極洲煤炭分布圖及煤炭儲量;提示煤炭形成的重要條件――濕熱的氣候、茂密的森林;南極洲景觀圖片;南極洲氣候特點。接著,讓學生利用上述信息提出問題。再根據提出的問題進行猜想和提出假設。
第二提出假設或猜想。學習要求――根據已有的知識經驗,或者收集相關信息,將已有的地理知識與問題聯系,提出對問題解答的猜測和假設;達成目標――能針對所提出的問題,依據已有的科學知識、經驗,通過思考作出猜想假設;引導探究的策略――讓學生廣泛開展討論、合理猜想。引導學生考慮我們能作什么樣的預測和假設?應以什么為中心展開探究?鼓勵學生提出盡可能多的、能夠解決思想中暴露出來的不一致或不足之處的假設。
(實例)準備材料:一盆冰,一盆熱水,一根香煙或一束草,一只長方形玻璃缸。把冰和熱水分別放置在玻璃缸的兩端,把點燃的香煙(或草)放入玻璃缸中,觀察描述煙在裝冰和熱水的盆子上面是如何運動的,在兩盆之間煙又是如何運動的。讓學生觀察此試驗然后提出問題,做出假設和猜想,探究結論。
第三收集信息:學習要求――為驗證猜想和假設,通過各種途徑、形式收集數據資料,決定收集資料的范圍和要求,并制訂相應的計劃;達成目標――能針對探究的目的和條件,選擇合適的方法,考慮影響實驗結果的主要因素,理解制訂計劃和設計實驗對科學探究的意義;引導探究策略――指導制訂探究計劃,明確要收集哪些方面的證據以及收集證據的方法,讓學生初步學會收集一手和二手資料的方法,具有初步的從一手或二手資料中提取有價值的科學信息的能力。
(實例)給出資料:一段關于法國突降大雪,引起交通阻塞的報道;諸葛亮借東風的故事;夏收季節天氣與小麥收割的報道;寒潮天氣預報,提醒市民增添衣服。讓學生說明四則材料提供了哪些信息,并加以總結。
第四整理分析資料:學習要求――使用有關設備和材料進行實驗、調查、觀察、檢索,安全地操作、記錄觀察和測量的結果;達成目標――整理資料能夠選取資料繪制成地圖,制成圖表、表格、模式圖等,能夠運用其他媒介手段進行統計、歸納;分析資料,學會運用統計等方法分析地理信息、資料,學會運用地圖等手段進行推理和得出結論,學會從各種信息源中選擇地理信息進行分析、綜合、評價、預測等思維活動引導探究策略――指導學生繪制圖表的方法,教給學生一定的統計分析方法,指導學生利用信息源,指導學生運用其他媒介手段進行統計、歸納。
第五表達與交流:學習要求一表達自己在探究過程中形成的見解,并且和別人進行交流;達成目標――能用語言、文字、圖表等方式表示探究的過程和結果,能傾聽和尊重他人提出的不同見解,并交換意見,認識表達與交流對科學探究的意義;引導探究策略――培養學生能夠從各種探究結果中得出有用的概念,作出明確表述,對問題的答案進行檢驗與評價,采用恰當方式總結和表達結論。
三、地理探究式教學應注意的問題
探究式教學有助于引起學生的主動探究,引導學生發現演示所包含的原理或規律,激發學生在自己已有知識的基礎上展開分析、進行歸納,從而形成地理原理或規律;教師還可以通過設計適當的實驗讓學生親手操作、觀察和討論,使地理原理看得見、摸的著,從而能真正理解知識,有助于學生的學習;教師還可以根據學生學習目標,結合學生生活和社會現實選取具有典型意義的“案例”,讓學生進行分析、思考、論證、評價等一系列自主探究、相互合作交流的獲得,從而達成學習目標,培養探究能力;還可以引導學生通過假設式探究來化“復雜”為“簡單”,從而破解復雜地理問題。
參考文獻:
關鍵詞:GIS 地質 災害評價 應用
中圖分類號:P5 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0009-02
災害是人類社會共同的敵人。地質災害是自然災害的一種,是在地質作用下,地質自然環境惡化,造成人類生命財產損毀或人類賴以生存和發展的資源、環境發生嚴重破壞的現象或過程。常見的地質災害形式主要有6種,它們分別是崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫和地面沉降。地質災害危險性評價是通過對地質災害活動程度以及對地質災害各種活動條件的綜合分析,評價地質災害活動的危險程度,確定地質災害活動的密度、強度(規模)、發生概率(發展速率)以及可能造成的危害區的位置、范圍。其評價的核心是地質災害的活動強度,一般情況,致災作用的活動程度決定了地質災害發生可能性的大小、危險性的大小。從定性分析看,地質災害的活動強度越高,危險性越大,災害的損失越嚴重。地質災害危險性評價是在大量收集、分析處理地質資料的基礎上,運用恰當的數學評價模型,計算各評價單元的危險性,然后劃分出相應的危險性級別,進而進行地質災害危險性區劃,為國家進行地質災害防治規劃提供科學依據。
我國是世界上地質災害危害最嚴重的國家之一。地質災害已嚴重制約著國民經濟的發展,威脅著人民的生命和財產的安全,成為影響我國社會經濟可持續發展的重要制約因素。近年來我國地質災害頻繁發生,已成為人們普遍關心的主要問題之一。因此,進行地質災害危險性評價工作能為國家進行地質災害防治規劃提供科學依據,對地質災害的預防和減輕意義重大,直接關系到經濟的發展和社會的穩定。
地質災害的形成是一個極其復雜的問題、受很多因素影響,而這些因素本身具有不確定性、模糊性以及與各地質因素相互作用的復雜性等特點。而且,地質災害是一種活躍的動態環境變化過程,它的預測與防治是一項龐大的系統工程,所涉及的數據信息是巨大的。通過人工管理檔案的方式采用大量的地質災害信息,這不但費時、費力而且效益不好;同樣,采用傳統的管理信息系統的方法進行信息收集、傳輸、處理和決策,缺乏空間特性和空間分析能力,這些傳統的、分散式的數據信息管理己無法反映當前日益嚴重的地質災害現狀,不能很好的反映出地質災害的空間分布特性,這就給地質災害危險性評價的研究帶來一定困難。目前,地質災害危險性評價的方法有很多,可分為定性和定量方法。定性的方法主要是根據主觀經驗對地質災害危險性進行定性描述,存在很大的主觀性;而定量的方法則是對地質災害發生的可能性進行估計,在很大程度上消除了定性方法的主觀性。GIS技術強大的空間信息管理和分析能力為地質災害的研究提供了強有力的工具、解決方案和獨特的研究方法,已被廣泛應用于地質災害評價研究之中,正逐步成為本領域研究的發展方向之一。GIS技術不僅能有效地管理影響地質災害發生的各種內在因素,又能有效地管理各種外部動力因素,使地質災害研究工作進入一個新的信息化、數字化、定量化的階段。而層次分析法是一種解決多因素復雜系統,能避免由人的主觀性所導致的權重預測與實際情況相矛盾的現象,是目前求取地質災害影響因子權重的較好方法,對描述因子的影響力有很好的效果;但該方法卻無法有效的反映評價結果的空間分布格局,存在一定的不足;而GIS技術具有較強的空間分析能力,恰好可以解決上述不足。
1 GIS技術的發展過程和趨勢
1.1 地理信息系統的概念
地理信息系統(GIS)是一項以計算機為基礎的新興技術,圍繞著這項技術的研究、開發和應用形成了一門交叉性、邊緣性的學科,是管理和研究空間數據的技術系統。在計算機軟硬件支持下,它可以對空間數據按地理坐標或空間位置進行各種處理、對數據的有效管理、研究各種空間實體及相互關系。通過對多因素的綜合分析,它可以迅速地獲取滿足應用需要的信息,并能以地圖、圖形或數據的形式表示處理的結果。此外地理信息系統又是一門以應用為目的的信息產業,它的應用可深入到各行各業。目前世界上常用的GIS軟件已達400多種。它們大小不一,風格各異。國外較著名的有ARC/INFO,GENAMAP,MGE等;國內較著名的有MAPGIS,Geostar和CITYSTAR等。雖然GIS起步晚,但它發展快,目前已成功地應用到一百多個領域。
1.2 地理信息系統在國內外的應用現狀
盡管現存的地理信息系統軟件很多,但對于它的研究應用,歸納概括起來有兩種情況:一是利用GIS系統來處理用戶的數據;二是在GIS的基礎上,利用它的開發函數庫二次開發出用戶的專用的地理信息系統軟件。目前已成功地應用到了包括資源管理、自動制圖、設施管理、城市和區域的規劃、人口和商業管理、交通運輸、石油和天然氣、教育、軍事等九大類別的一百多個領域。在美國及發達國家,地理信息系統的應用遍及環境保護、資源保護、災害預測、投資評價、城市規劃建設、政府管理等眾多領域。近年來,隨我國經濟建設的迅速發展,加速了地理信息系統應用的進程,在城市規劃管理、交通運輸、測繪、環保、農業、制圖等領域發揮了重要的作用,取得了良好的經濟效益和社會效益。主要應用于以下幾個方面。
(1)地理信息系統在地理空間數據管理中的應用;(2)GIS在綜合分析評價與模擬預測中的應用;(3)GIS的空間查詢和空間分析功能的應用;(4)GIS的輸出功能在地圖制圖中的應用;(5)運用GIS系統,建立起專題信息系統和區域信息系統;(6)地理信息系統與遙感圖像處理系統的結合的應用。
關鍵詞:地理信息系統;土地管理;應用
中圖分類號:P208 文獻標識碼:A 文章編號:1674—0432(2012)—08—0036—1
基金項目:科技部行業公益性項目(201111015—3)資助。
土地管理是一個相當廣泛的概念,包含多種數據,這些數據都具有圖形和屬性特征。土地管理涉及地貌、氣候、土壤、水文、生物等諸多因素,需要處理大量不同類型的數據。這些數據多與空間位置密切相關,以圖紙、文字或表格表示。利用地理信息系統可以把土地管理涉及的不同時間、類型的資源與環境數據存儲在一起,進行統一管理和準確分析。還可對結果進行直觀顯示,精確、快速、美觀的打印輸出各種專題圖。
1 土地利用現狀調查與動態監測
美國、西班牙、希臘等國都曾應用GIS進行大范圍土壤調查。把GIS結合到農學專業的大學課程中,指導學生怎樣把GIS和數字土壤調查作為土地利用決策的工具來使用。Ted K Bradshaw等將GIS與土地利用模型結合起來,預測了美國加利福尼亞中部鄉村2040年農地轉變為城市用地的面積和與之相關聯的農村人口增長。
我國學者也在這方面進行了大量的研究和實踐工作。龐治國等應用“3S”技術對吉林省西部大安市鹽堿化土地資源進行現狀調查和監測,并提出防治發展措施。張海玲等詳細論述了利用遙感與GIS進行土地資源動態監測的研究方法。
2 土地資源評價
利用GIS在美國密西西比州識別哪些含氫的農田適合轉變為沼澤地,并分析了轉換的私人和社會經濟可能性。應用遙感和地理信息系統技術對菲尼縣土地進行評估。Cochrane等把世界土壤和地形數據庫(SOTER)作為基本數據庫與GIS結合在一起,對巴西亞馬遜區域的土地資源的潛力進行了評價。Rajendra等將遙感圖像解譯生成土地利用圖,與地形數據、土壤數據輸入GIS,再結合實地調查收集的社會經濟數據,選擇32個指標測定泰國Sakaekrang地區的土地利用承載力。并指出土地質量、農場收入來源、土壤水分蒸發蒸騰損失總量等11個解釋承載力水平的優秀指標。
我國學者對GIS在土地資源評價上的研究也取得了有意義的進展。在理論方法探討中,盧遠等論述了基于GIS的層次分析法對城鎮土地定級的評價方法和過程。吳次芳等探討了在地理信息系統支持下,城鎮土地動態評價的基本原理、方法程序和模型設計。在土地自動化評價和系統模型建立方面,許多學者在GIS的支持下,進行了農用土地定量化、自動化評價方法研究。一些學者還將相關學科的先進技術,如模糊評價、物元分析法、人工神經網絡模型等應用到土地資源評價中。
3 展望
(1)與專家模型結合 盡管目前地理信息系統在土地管理領域得到了較廣泛的應用,但是應用主要放在了利用地理信息系統對土地管理空間數據進行輸入、管理和簡單空間分析上,模型和模型管理系統還處于初級研究階段,難以解決土地管理中的復雜問題。因此將專家長期積累的知識溶入系統,建立專家模型,使決策支持系統智能化,這將是今后研究的重點和發展的主要方向之一。
(2)與土地管理日常管理工作結合 開發出適用性強、操作簡單、功能強大的各種土地管理地理信息系統、向廣大土地管理和科研人員普及GIS知識是把GIS由科研推廣到實際應用中的有效途徑。
參考文獻
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